地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)常見問題分析與探討
摘要:由于地質(zhì)條件差異性以及影響因素多樣性,地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)相比上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要復(fù)雜很多,不管是地基基礎(chǔ)方案選型還是計(jì)算分析方案確定,許多問題是沒有明確答案的。本文將一些常見問題,如上部結(jié)構(gòu)剛度與荷載、地質(zhì)資料使用、基礎(chǔ)方案選型及概念設(shè)計(jì)及基礎(chǔ)分析計(jì)算等方面進(jìn)行分析與探討,供大家參考。
1 引言
從發(fā)展趨勢來看,建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)將使地基基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)以大結(jié)構(gòu)的形式進(jìn)行充分融合,同時(shí)突顯各專業(yè)的特色。地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)包含兩部分內(nèi)容,一是地基設(shè)計(jì),二是基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。地基設(shè)計(jì)屬于巖土工程學(xué)科,好比“中醫(yī)”是經(jīng)驗(yàn)學(xué)科,依據(jù)規(guī)范但又不可教條;A(chǔ)設(shè)計(jì)不僅是結(jié)構(gòu)問題,由于與地基相連并與其相互影響,必須對地基有深入、專業(yè)的了解后進(jìn)行的結(jié)構(gòu)分析是解決問題的方法。
許多地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)人員對地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)不是太了解,往往按照上部結(jié)構(gòu)的概念理解地基基礎(chǔ),在工作中會遇到一些“問題”無法解決。太沙基曾說過“無論天然土體結(jié)構(gòu)怎樣復(fù)雜,也無論我們的知識與土的實(shí)際條件有多么大的差距,我們必須利用處理問題的藝術(shù),在合理的造價(jià)前提下,為土工結(jié)構(gòu)和地基基礎(chǔ)問題尋求滿意的答案”。
本文將一些大家關(guān)心的問題提出與大家進(jìn)行探討。
2 上部結(jié)構(gòu)剛度與荷載
地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的目的是為上部結(jié)構(gòu)提供可靠的平臺,上部結(jié)構(gòu)的剛度與荷載是地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。
問題1:荷載選擇時(shí)上部結(jié)構(gòu)活荷載折減系數(shù)是否考慮?
《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》[3]5.1.2條活荷載按樓層的折減系數(shù),明確提到設(shè)計(jì)墻、樁、基礎(chǔ)時(shí)對表5.1.1中規(guī)定的活荷載標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行折減,即活荷載標(biāo)準(zhǔn)值適當(dāng)降低,而表5.1.1規(guī)定的其他系數(shù)如準(zhǔn)永久值、組合值、頻遇值仍然正常執(zhí)行。
本文觀點(diǎn):地基與基礎(chǔ)采用的荷載都來自上部結(jié)構(gòu),應(yīng)按同樣規(guī)則進(jìn)行處理。在基礎(chǔ)軟件中用戶在交互輸入的“荷載參數(shù)”菜單中可以選擇樓層活荷載標(biāo)準(zhǔn)值是否折減。
問題2:水浮力計(jì)算及抗浮校核時(shí),基本組合計(jì)算配筋時(shí)水浮力的組合系數(shù)如何選擇?
根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》第3.1.1條的條文說明,水位不變的水壓力按永久荷載考慮,水位變化的水壓力按可變荷載考慮。由于水浮力的特殊性,設(shè)計(jì)人員很難區(qū)分是永久荷載還是可變荷載,即使將它視為永久荷載,分項(xiàng)系數(shù)也不一定取1.2。在抗浮計(jì)算時(shí)采用的是抗浮水位,如果還取大于1的系數(shù)將會使造價(jià)大大提高,有無必要?
本文觀點(diǎn):針對水浮力要有獨(dú)立的組合系數(shù),如果不能明確系數(shù),為了使結(jié)構(gòu)更加安全,可以對不同系數(shù)的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較進(jìn)行包絡(luò)設(shè)計(jì)。如果水浮力乘以組合系數(shù)后大于最高水位的水浮力,可以取后者計(jì)算。
問題3:對于獨(dú)基或樁承臺荷載的是否按照共同作用概念進(jìn)行調(diào)整?
上部結(jié)構(gòu)傳下的荷載是基于底層柱和墻是固定支座的假設(shè),對于整體式基礎(chǔ)可以通過考慮上下部結(jié)構(gòu)共同作用來進(jìn)行二次內(nèi)力調(diào)整。從理論上說承臺的沉降也會引起上部結(jié)構(gòu)的荷載重新分布。
本文觀點(diǎn):規(guī)范對于獨(dú)基或樁承臺已經(jīng)有明確的計(jì)算依據(jù),表明只要沉降或沉降差滿足規(guī)范要求,采用不變荷載進(jìn)行設(shè)計(jì)是安全的。
3地質(zhì)資料
地質(zhì)資料是地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的依據(jù),勘察報(bào)告對結(jié)構(gòu)人員來說如同天書,主要原因是內(nèi)容多又不知如何應(yīng)用。以任務(wù)為導(dǎo)向是處理復(fù)雜未知問題的方法,地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)關(guān)心的是承載力、沉降及穩(wěn)定性,水頭標(biāo)高、土層分布、物理力學(xué)參數(shù)是分析的主要依據(jù)。按圖索驥逆向查找相關(guān)參數(shù),在軟件的幫助下進(jìn)行設(shè)計(jì)。
問題1:土承載力的取值依據(jù)規(guī)范要進(jìn)行深度修正及寬度修正。在修正時(shí)遇到復(fù)雜情況,如裙房采用部分抗水板,抗水板對土不能約束時(shí)如何修正承載力?
主樓采用筏基或樁筏,裙房采用獨(dú)基或樁承臺加抗水板可以節(jié)省造價(jià),但是抗水板對土體不能構(gòu)成約束,無法深度修正,主體結(jié)構(gòu)下承載力的取值問題是大家關(guān)注的問題。
本文觀點(diǎn):各地抗水板有不同的做法,如果板與土采取隔離措施,按規(guī)范不進(jìn)行深度修正。如果抗水板剛度大,與土直接接觸,可以進(jìn)行深度修正。
問題2:樁承載力計(jì)算的依據(jù)是采用勘察資料數(shù)據(jù)還是采用樁基規(guī)范?
摩擦樁廣泛應(yīng)用于沿海地區(qū),設(shè)計(jì)人員發(fā)現(xiàn)勘察資料提供的摩擦力比樁基規(guī)范提供的摩擦力要低,計(jì)算的樁長、樁基造價(jià)相差很大。通過工程樁承載力測試,發(fā)現(xiàn)樁基規(guī)范提供的承載力更加接近實(shí)測,造價(jià)更低。
本文觀點(diǎn):以上兩種只能作為參考,以實(shí)測為準(zhǔn),為了使方案經(jīng)濟(jì)安全,在方案設(shè)計(jì)前試打樁并進(jìn)行試樁校核。
問題3:Es值不同壓力段值是不一樣的,e-P曲線一般是針對某一土樣的,如何取綜合值?
《建筑地基基礎(chǔ)規(guī)范》4.2.2:“地基土工特性指標(biāo)的代表值應(yīng)分別是標(biāo)準(zhǔn)值、平均值及特征值。壓縮性指標(biāo)應(yīng)取平均值。”如果對于同一土層的若干條曲線,可加以平均后提供土層的代表性的綜合壓縮曲線。
4 基礎(chǔ)方案選型及概念設(shè)計(jì)
許多設(shè)計(jì)人員往往認(rèn)為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)比上部結(jié)構(gòu)難,無從下手。原因在于心中無物,無參照的經(jīng)驗(yàn)。如果有人幫你完成基礎(chǔ)方案,你只要完成軟件操作計(jì)算,你就會覺得與上部結(jié)構(gòu)一樣簡單。基礎(chǔ)方案選擇時(shí)考慮因素多,是概念設(shè)計(jì)范疇。基礎(chǔ)方案選擇更是一門如太沙基所說的“藝術(shù)”。
問題1:當(dāng)有多塔樓或帶裙房時(shí),筏基重心校核時(shí)如何選擇荷載及區(qū)域?
《建筑地基基礎(chǔ)規(guī)范》8.4.2:“對單幢建筑物,在地質(zhì)土比較均勻的條件,基礎(chǔ)平面形心宜與結(jié)構(gòu)豎向永久荷載重心重合。當(dāng)不能重合時(shí),在作用的準(zhǔn)永久組合下,偏心距e宜符合下式規(guī)定:
e≤0.1W/A
對于多塔樓或帶裙房工程,為了防止各個(gè)塔樓的基礎(chǔ)產(chǎn)生傾斜,對于各個(gè)塔樓及裙房要分開校核。
當(dāng)設(shè)置后澆帶時(shí),筏基重心校核還應(yīng)根據(jù)后澆帶所圍成的區(qū)域進(jìn)行校核,以保證施工階段基礎(chǔ)不發(fā)生傾斜。
問題2:對于一個(gè)建筑物如同時(shí)可否天然地基、復(fù)合地基、樁基等多種基礎(chǔ)形式混用,如何保證基礎(chǔ)的調(diào)平?
建筑群分布區(qū)域大,建筑荷載、結(jié)構(gòu)剛度及地基都可能不同,這種情況下通過有區(qū)別的加固地基土,就自然成了變剛度調(diào)平。
為了保障基礎(chǔ)調(diào)平,要重點(diǎn)把握以下3要點(diǎn):
(1)控制總沉降量。對于樁基礎(chǔ)務(wù)必選擇較好持力層?偝两盗啃,差異沉降就小,這對調(diào)平基礎(chǔ)有著重要指導(dǎo)意義。當(dāng)土層較差時(shí),則應(yīng)用長樁,不能用短樁+多樁數(shù)的方案。
(2)對于建筑群下的不同基礎(chǔ)形式進(jìn)行分區(qū)沉降估算。對于天然地基、復(fù)合地基、樁基,各個(gè)規(guī)范都給出各自的沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)式。這些經(jīng)驗(yàn)式也是統(tǒng)計(jì)回歸的結(jié)果,具有一定準(zhǔn)確度。
(3)對于沒有把握的項(xiàng)目,設(shè)置沉降后澆帶,先期釋放一部分沉降差,從而減小封閉后的沉降差,使得后期沉降調(diào)平。
問題3:后澆帶設(shè)置是調(diào)節(jié)差異沉降,在后澆帶設(shè)計(jì)時(shí)所要考慮的因素是否還包括對于沉降計(jì)算不確定性的安全保障?
當(dāng)上部結(jié)構(gòu)荷載、剛度差異性大,地質(zhì)條件、基礎(chǔ)形式不同時(shí),建筑物會發(fā)生差異沉降,設(shè)計(jì)人員處理不均勻沉降有多種選擇。第一類是“放”,設(shè)置沉降縫是早期做法,后來大多采用后澆帶方法。第二類是“抗”,采用剛度大的梁、板來進(jìn)行內(nèi)力調(diào)整。第三類是“調(diào)”,采用各種方法,如“減沉”、“增沉”,使各個(gè)部位差異沉降最少化。
本文觀點(diǎn):沉降精確計(jì)算與觀測,是各種方法實(shí)施的關(guān)鍵,“先調(diào)、多放、后抗”是保證基礎(chǔ)工程經(jīng)濟(jì)安全的有效方法。
5 基礎(chǔ)分析計(jì)算
5.1獨(dú)基及樁承臺分析計(jì)算
獨(dú)基設(shè)計(jì)從過去的單一設(shè)計(jì)向復(fù)雜設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變,帶來的問題是過去沒有過的,如:
問題1:獨(dú)基、樁承臺與抗水板混用時(shí)如何計(jì)算及配筋?
獨(dú)基、樁承臺與抗水板混合使用,可以節(jié)省造價(jià),但是計(jì)算方法規(guī)范沒有規(guī)定,設(shè)計(jì)方法不統(tǒng)一。
本文觀點(diǎn):獨(dú)基、樁承臺應(yīng)完成獨(dú)立承擔(dān)及共同受力的雙重功能?顾宓脑O(shè)計(jì)只需完成獨(dú)立承擔(dān)防水功能與共同受力的其中單個(gè)功能設(shè)計(jì)。
問題2:獨(dú)基的剪切計(jì)算有無必要?
《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》在2011年增加了獨(dú)基的剪切計(jì)算,許多設(shè)計(jì)單位認(rèn)為沒有必要。
基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范在8.2.9條提出的抗剪驗(yàn)算是有條件的,并非所有獨(dú)基都要抗剪驗(yàn)算。即只有長方形獨(dú)基,且短邊寬度小于一倍柱寬加兩倍基礎(chǔ)有效高度,此時(shí)長條形獨(dú)基近似于梁來驗(yàn)算其抗剪。
本文觀點(diǎn):有些特殊情況會發(fā)生剪切破壞,規(guī)范計(jì)算內(nèi)容有必要。如果土反力不是線性分布時(shí),計(jì)算結(jié)果偏于保守。
問題3:樁豎向承載力及水平載力校核如何進(jìn)行?
《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》規(guī)定了軸心豎向力與偏心豎向力下樁承載力的計(jì)算與校核,對于什么是軸心豎向力、什么是偏心豎向力下,設(shè)計(jì)人員也很困惑。
本文觀點(diǎn):軸心豎向力是忽略偏心與彎矩,計(jì)算樁反力的平均值。偏心豎向力是考慮偏心與彎矩,計(jì)算樁反力的最大值。校核承載力要同時(shí)滿足。
問題4:兩樁承臺沒有采用梁式配筋會不安全嗎?
兩樁承臺在2008年以前一直采用板式配筋,安全性是有保證的,F(xiàn)在采用梁式配筋,與原來相比安全度提高,受力機(jī)理更加明確,計(jì)算簡化,更能反映實(shí)際情況。
問題5:錐形承臺角樁沖切計(jì)算,規(guī)范公式是按階梯承臺給出的公式,沒有考慮坡面砼的抗剪作用,是否按砼規(guī)范沖切公式重新確定?
本文觀點(diǎn):規(guī)范方法是簡化方法,便于手工校核,規(guī)范角樁沖切公式8.5.19-5[1]適用于錐形承臺和階梯承臺。地基規(guī)范中關(guān)于承臺、梁、板等砼沖、剪、彎都是依據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》相關(guān)規(guī)范,如果對于規(guī)范中沒有提到的復(fù)雜情況應(yīng)根據(jù)受力機(jī)理重新推導(dǎo)公式。
問題6:樁與承臺的連接是剛接還是鉸接?如何構(gòu)造才能保證剛接?剛接計(jì)算的樁頂彎矩如何在承臺計(jì)算中進(jìn)行考慮?
樁與承臺連接節(jié)點(diǎn)剛度與樁身進(jìn)入承臺深度、樁縱筋分布形式和錨固長度有關(guān)。按照J(rèn)GJ94-2008規(guī)范施工的灌注樁,節(jié)點(diǎn)剛度多為半剛接(即介于剛接和鉸接之間)。對于管樁,如果采用填芯法錨入承臺,則為鉸接;如果在樁端頭板焊接縱筋錨入承臺,則為半剛接。
在計(jì)算群樁基礎(chǔ)的豎向承載力時(shí),將節(jié)點(diǎn)剛度簡化為鉸接,是一種可行的簡化方式。
在計(jì)算群樁基礎(chǔ)水平承載力時(shí),或者計(jì)算水平荷載作用下群樁中基樁彎矩時(shí),可將節(jié)點(diǎn)剛度簡化為剛接,得到彎矩后進(jìn)行塑性調(diào)幅。
理論上,樁頂彎矩要反作用于承臺底部。但在工程實(shí)踐中驗(yàn)算承臺時(shí),這一項(xiàng)非常小,常忽略這一項(xiàng)。
問題7:單樁承臺及兩樁承臺的計(jì)算時(shí),單樁承臺兩個(gè)方向及兩樁承臺弱軸方向沒有考慮的彎矩如何合理解析?
本文觀點(diǎn):《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》4.2.5條規(guī)定單樁承臺兩主軸方向應(yīng)設(shè)聯(lián)系梁,兩樁承臺應(yīng)在弱軸方向設(shè)置聯(lián)系梁。從力學(xué)分析角度看,沒有考慮的彎矩將發(fā)生轉(zhuǎn)移,轉(zhuǎn)移給聯(lián)系梁。當(dāng)然實(shí)際受力時(shí),由于樁與承臺不是理想鉸接,樁會也承擔(dān)部分彎矩。樁身除受壓力外還承受一定的剪力與彎矩。
問題8:如果水平承載力不足,能否整體考慮,如局部不足如何進(jìn)行處理?
對于軟土地區(qū)或液化土要特別關(guān)注水平承載力校核,如果局部不足,可以整體考慮,通過梁、板等構(gòu)件增加整體性來實(shí)現(xiàn)。對于承臺底部及側(cè)向土體比較好時(shí),承臺底土摩擦力及承臺側(cè)土反力是抵抗水平力的重要組成部分。
本文觀點(diǎn):為了計(jì)算方便,如樁水平承載力足夠承擔(dān)水平力,其它因素不羅列。如不足,整體校核。如整體不足夠,考慮臺底土摩擦力及承臺側(cè)土反力。如還足夠,考慮對基礎(chǔ)方案進(jìn)行修改補(bǔ)充。
5.2梁式基礎(chǔ)、筏板基礎(chǔ)分析計(jì)算
梁式基礎(chǔ)、筏板基礎(chǔ)是整體式基礎(chǔ),由梁下土和筏板下土承受上面的荷載,承載力計(jì)算、沉降計(jì)算、內(nèi)力配筋計(jì)算時(shí),設(shè)計(jì)人員也會面對各種問題及選擇。
問題1:梁式基礎(chǔ)承載力校核是以平面反力假設(shè)的結(jié)果為依據(jù)還是以彈性地基梁計(jì)算為依據(jù)?
目前箱筏規(guī)范對筏板基礎(chǔ)承載力校核是有明確規(guī)定的(與獨(dú)基相同)[5],但對梁式整體基礎(chǔ)沒有提及,彈性地基梁程序?qū)τ谡w性梁式基礎(chǔ)是模擬開洞筏板方式驗(yàn)算承載力。用彈性地基梁最大反力驗(yàn)算承載力過于保守。
問題2:梁式基礎(chǔ)加抗水板如何計(jì)算?
在實(shí)際工程中梁式基礎(chǔ)常常與抗水板混用,在計(jì)算中可以不將抗水板考慮進(jìn)來,也可以用一般筏板基礎(chǔ)進(jìn)行考慮,抗水板與普通筏板不同在于板與土不進(jìn)行力的傳遞。
問題3:基床系數(shù)的合理選取,如何理解各種方法數(shù)值的差異性?是否考慮上部結(jié)構(gòu)剛度?
基床系數(shù)是WINKLER模型重要參數(shù),將土對基礎(chǔ)的約束假設(shè)成相互獨(dú)立的面彈簧。
目前有多種確定基床系數(shù)的方法,有基于基礎(chǔ)底土性的經(jīng)驗(yàn)查表法,有基于實(shí)測沉降或計(jì)算沉降反推的剛度法。前者由于歷史原因與后者相差很大,前者可能是后者的10倍。查表法適用于單一建筑僅計(jì)算內(nèi)力的情況。由于目前軟件能相對準(zhǔn)確考慮上部結(jié)構(gòu)剛度,因此對于復(fù)雜大型基礎(chǔ)調(diào)平設(shè)計(jì),特別是存在較大沉降差情況下,基于實(shí)測沉降或計(jì)算沉降反推的剛度法是理論上嚴(yán)密,計(jì)算值合理的一種方法。
問題4:筏板厚度取值如何做到安全經(jīng)濟(jì)?
筏板厚度直接影響基礎(chǔ)造價(jià),許多設(shè)計(jì)人員及軟件開發(fā)商在筏板厚度上動(dòng)腦筋。筏板厚度往往與沖切計(jì)算相關(guān),沖切計(jì)算影響最大的是沖切力計(jì)算時(shí)的樁土反力,不同軟件采用樁土反力不一樣,筏板厚度會相差很大。沖切破壞是脆性破壞,應(yīng)按照規(guī)范計(jì)算樁土反力,在樁土反力不確定時(shí)是要取偏于安全的計(jì)算值。
筏板作為上部結(jié)構(gòu)的平臺,除了滿足強(qiáng)度要求外,剛度要求也是必需的。
問題5:筏板中梁的作用及如何與板協(xié)同承擔(dān)內(nèi)力?
按照有限元計(jì)算原理,筏板中梁與板在受力時(shí)在變形協(xié)調(diào)條件下按其相對剛度進(jìn)行內(nèi)力分配。無論筏板厚薄,梁的相對剛度是否可以以作為筏板的支座,在筏板分析時(shí)梁與板都是作為整體化進(jìn)行考慮的。
5.3樁筏基礎(chǔ)分析計(jì)算
樁筏基礎(chǔ)是高層建筑最常見的基礎(chǔ)形式,是整體式基礎(chǔ)。樁長、樁徑、施工方法選擇與地質(zhì)條件有關(guān),樁的排布與上部結(jié)構(gòu)荷載分布相關(guān),合理的選擇使樁筏造價(jià)更低。為了減少樁數(shù)或樁長,設(shè)計(jì)人員會利用樁間土承載力,如復(fù)合樁基、沉降控制復(fù)合樁基。為了節(jié)省造價(jià),利用樁承臺與抗水板混用。方法千變?nèi)f化,目的是在安全與經(jīng)濟(jì)之間找到平衡點(diǎn)。
問題1:樁間土反力如何考慮?以多少比例考慮?
當(dāng)荷載作用于樁筏基礎(chǔ)引起下沉?xí)r,樁、土?xí)瑫r(shí)受力,樁的剛度大小、土的剛度大小、樁間距大小、荷載水平、作用時(shí)間都會影響樁、土反力分布。在設(shè)計(jì)時(shí)為了簡化可以忽略土反力,也可以考慮一定比例的土反力,這種隨意性會引起設(shè)計(jì)人員的困惑。
本文觀點(diǎn):地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)實(shí)際是安全度設(shè)計(jì),在整體承載力滿足規(guī)范前提下,忽略土反力和考慮土反力只是安全度不同而已。此時(shí),地基基礎(chǔ)沉降計(jì)算顯得更加必要。
問題2:沉降計(jì)算方法如何選擇?
現(xiàn)行地基基礎(chǔ)規(guī)范關(guān)于樁基礎(chǔ)沉降計(jì)算方法分三類,第一類是實(shí)體深基礎(chǔ)法,第二類是明德林應(yīng)力公式法,第三類是沉降控制復(fù)合樁基法。不同的規(guī)范即使方法一樣但是修正系數(shù)及計(jì)算深度不同,計(jì)算值也各不相同。不同的方法它都有自己的適用范圍及條件,如何正確選用也是設(shè)計(jì)人員面臨的難題。
本文觀點(diǎn):任何規(guī)范任何方法是對過去已知工程的經(jīng)驗(yàn)總結(jié),有各自的適用范圍與應(yīng)用條件,是作為工程設(shè)計(jì)的參考依據(jù)。對于復(fù)雜的地基基礎(chǔ)工程往往不是用規(guī)范已有方法能準(zhǔn)確計(jì)算的,需要當(dāng)?shù)氐慕?jīng)驗(yàn)及工程師的判斷力。
問題3:樁反力計(jì)算及內(nèi)力分析的模型選擇
從理論合理性來判斷,內(nèi)力計(jì)算應(yīng)與沉降計(jì)算統(tǒng)一,但是由于巖土工程師與結(jié)構(gòu)工程師關(guān)注重點(diǎn)不一致,前者關(guān)注地基的沉降,后者關(guān)注內(nèi)力配筋,所以目前有許多矛盾點(diǎn)。樁反力計(jì)算及內(nèi)力分析的模型選擇不同,計(jì)算結(jié)果的差異性也會不同,設(shè)計(jì)人員要清楚了解計(jì)算模型基本假設(shè)。對于復(fù)雜工程多模型的比較及包絡(luò)是解決復(fù)雜問題的方法。
問題4:對于樁筏筏板有限元計(jì)算結(jié)果中的應(yīng)力集中如何進(jìn)行處理后進(jìn)行配筋更加合理?
只要存在集中荷載及剛度突變,就可能出現(xiàn)應(yīng)力集中。應(yīng)力集中現(xiàn)象在樁筏、筏板有限元計(jì)算中比較突出,在計(jì)算分析中將柱、樁作為一個(gè)節(jié)點(diǎn)來假設(shè)使應(yīng)力集中現(xiàn)象更加明顯,在程序中去掉柱、樁范圍內(nèi)的計(jì)算值,與剛域處理方法類同。有限元的計(jì)算是基于彈性假設(shè),砼構(gòu)件的配筋是基于平截面假設(shè)、砼受壓不受拉的極限狀態(tài)計(jì)算值。從有限元計(jì)算值到構(gòu)件配筋值是一種工程化的處理方法,混凝土配筋的極限設(shè)計(jì)可以有效地解決彎矩集中問題,故常用方法有按指定相同配筋區(qū)域,將計(jì)算的峰值在一定方向上與周邊平均,保證區(qū)域內(nèi)總彎矩與總鋼筋量匹配。在配筋方式上也可對峰值區(qū)域補(bǔ)加短筋。
有些軟件為了解決峰值問題,將力的擴(kuò)散錯(cuò)誤地用于有限元計(jì)算,將內(nèi)力與外力混淆,使計(jì)算值失真。
6 其它問題
地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中還會遇到許多暫時(shí)難以解答的問題,在此只羅列幾個(gè):
問題1:土的參數(shù)在水位發(fā)生變化時(shí)也會發(fā)會發(fā)生變化,如何取參數(shù)更加合理?
問題2:山坡地建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)考慮的因素。
問題3:多種基礎(chǔ)形式混合使用時(shí)地震條件下會發(fā)生什么不利狀況?
7結(jié)論
地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)涉及結(jié)構(gòu)工程和巖土工程兩個(gè)學(xué)科,存在較大難度,所以本文針對地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中常見問題進(jìn)行探討。希望引起大家的思考,對地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中的“疑點(diǎn)、難點(diǎn)、新技術(shù)”進(jìn)行深入的研究,更加深入地理解規(guī)范條文原理及適用范圍,設(shè)計(jì)出經(jīng)濟(jì)合理、安全、符合規(guī)范的地基基礎(chǔ)方案。
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